煤矿快速掘进技术中锚杆支护研究

煤矿支护改革工作的主要方向之一就是锚杆支护技术，同时也是综合机械化采煤技术应用到煤矿工作后的一项新的推广技术。在掘进煤矿巷道的过程中，提升巷道支护效果以及快速掘进的关键技术一直就是快速支护施工工艺。锚杆支护技术针对采准巷道支护工作来说属于一种切实可行的手段，会在很大程度上增强巷道围岩的强度，促进其可靠性能的全面提高。不仅如此，该技术还有着较多的优势，如支护成本低、优化作业环境、简化回采面端头维护工艺、提高巷道断面利用率等，可以为相关企业谋取丰厚的经济效益，值得大力推广。

1  煤巷锚杆支护快速掘进技术概述

1.1  对设计方法与设计参数加以完善

就传统的支护设计而言，主要是把如下理论当作参考标准的：第一，组合拱理论；第二，悬吊理论；第三，挤压加固理论，在充分结合这些理论的基础上灵活运用计算公式法以及工程类比法。但大多情况下，地质条件往往呈现出复杂的状态，所以锚杆支护人员应当采取各种各样的手段与计算公式才能得到最精准的参数。为了可以获得最精准的参数，锚杆支护人员在把地应力当作基础的同时还应当灵活运用动态设计法，继而构建出与之相匹配的系统。而 “地质力学评估数值模拟初始设计现场监测利用反馈信息修改设计”就是这一方法的主要内容。

现场检测是极为重要的，二次修改工作就需要将检测所得数据作为依据，设计经过修改才可以投入实践。锚杆支护的经济性和合理性通常需要多次修改加以实现。设计方法最终确定之后，还要结合各种顶板岩性及地质结构的实际情况对设计参数进行优化，以便快速掘进技术进行参考。

1.2  开发掘锚新机具

通常情况下，相关单位使用的煤巷快速掘进的施工工艺：固定皮带机运煤敲帮问顶顶锚机打顶眼并安装、掘进机割桥式胶带转载机、帮锚杆机打帮眼并安装，从而通过一次成巷实现及时的支护。但这一方法的缺点在于掘进工作面的开机率不高，通常不超过30%，支护所需时间久，需要较慢的机掘速度，从而使单进水平难以提升。因此，想要实现对煤巷锚杆支护单进速度的提升，必要的手段就是发展掘锚联合机组，进行“掘进支护锚杆一体化”的平行作业模式。对于现行的施工工艺来说，快速掘进技术研究工作的阻碍主要存在于两个方面：首先，掘进机的割煤速度慢：再者就是锚杆机打眼和安装的速度慢。EBZ160、EBZ180型掘进机是当前主要使用的两种掘进机型，我矿使用的是EBZ230（三一重工），这些机型功率较小，难以进行快速的割煤。MQT－50型风动锚杆钻机是当前所使用的打眼机械，其钻进速度较慢，且容易出现故障。因此，采用功率较大的掘进机，是实现快速掘进技术的基础条件，比如S200型掘进机就是一个不错的机型；另一方面还要对锚杆钻机的机型进行改进和革新。

1.3  增大安装预紧力

锚杆组合梁是当前应用的主要方式，其原理为：安装预紧力的加大可以显著的增强顶板内的组合岩梁的强度，从而让顶板岩梁能够承受更强的整体弯力。通常情况下，安装扭矩与安装预紧力之间存在着现行比例的关系，安装预紧力可通过安装扭矩的增大而得到增强。从而使顶板内的组合岩梁的强度得到提升，进而使顶板的整体强度得到增强。

1.4  锚杆联合支护

针对单一的锚杆支护来说，其在围岩中比较适用，但是动压对其的影响也不可忽视，当围岩处于软岩层中时，其更容易变形并且极为不稳定，这是就需要采用其他的锚杆进行联合使用。在稳定性较低的巷道环境中，巷道的围岩变形量以及破坏的范围较大，仅仅锚杆支护配锚梁网组合支护是不够的，还要进行缩小锚杆间排距、锚索加固、锚杆长度加长、顶板注浆等手段对支护进行加强。解决了上述的问题后，锚杆支护就可以成为顶板支护最为有效的方式了，而这种巷道支护锚杆化的实现，也使得巷道的掘进速度能够得到显著的提升。

1.5  二次支护

在设计施工的过程中，出于对围岩承受能力的考虑，并将现场检测所得的数据作为依据，锚杆支护人员采取针对性的手段拓宽锚杆之间的距离，并在此基础上对密度不高的锚杆进行科学布置，在第一时间对后路做好二次支护作业，随之再进行迎头支护平行作业，尽可能促使支护强度和支护密度保持一致的状态。在具体施工期间，锚杆支护人员还应当对迎头支护平行作业和二次支护作业产生的距离加以明确。通过运用小孔径柔性锚杆或锚索进行二次支护，从而妥善处理锚杆支护存在的不足之处，并在此基础上对深层坚硬岩石做好锚固工作，为增强支护的稳固性提供应有的保障。

2  煤巷锚杆支护快速掘进技术的影响因素

就目前的情况来看，锚杆支护技术在煤矿生产工作中已经被广泛的应用，且效果显著。但我国锚杆支护技术事实上并不成熟，让然存在许多的问题，本部分进行简要的总结。

2.1  锚杆支护设计方法不科学

锚杆支护设计方法科学性不足，设计单一，实践设计方法也仅有两种，分别为理论分析法和工程类比法。而这两种方法存在着较大的缺陷：首先，工程类比法由于设计依据不充足，其科学性较低，设计实践过程也大多依靠经验进行。而就采用理论分析法进行的锚杆支护设计而言，矿井的实际情况的变化频率较快，从而也就造成了理论分析的结果往往与实际情况不相符，存在差距相对较大。运用上述两种方法设计得出的支护参数往往无法为实践工作提供有效的依据，难以适应工程实际的施工环境。

2.2  锚杆支护工作人员技术水平有待提高

锚杆支护人员的技术水平与工程项目的整体质量存在着密切的联系。但是从当前的发展趋势来看，很多锚杆支护人员不具备较高的综合能力，还有一些人员根本没有进行岗前培训就直接上岗，显然无法胜任锚杆支护的各项工作。除此之外，在具体施工期间对施工人员缺乏监督，各种违规操作难以及时发现和控制，工程的质量也就存在一定的不稳定性。

3  针对如何提升煤巷锚杆支护快速掘进技术提出的有效对策

3.1  对锚杆支护方法进行合理设计

从当前的发展趋势来看，锚杆支护技术在国外某些国家已经逐渐成熟，水平较高且发展速度很快，我国应积极引进先进的技术。并结合煤矿的实际情况对国外先进技术进行合理应用，将现场事实测定的地应力数值作为依据，进行动态设计方法的建立，从而有机的结合初始支护设计、信息反馈、地应力学评估、现场检测、设计的修正和完善等，实现具有针对性的煤矿区锚杆支护技术，从而实现工程质量的提升，进行科学、可靠的锚杆支护工作。同时，在进行支护设计的过程中，还要积极的运用现代化的设备和技术，为可以对围岩结构进行详细检测提供应有的便利，准确把握岩石的具体状况，对矿区存在的物理学特性进行全面的掌握，从而提升锚杆支护设计的科学性。

3.2  灵活运用组合式锚杆支护体系

首先，积极使用抗破断强度的锚杆。从当前的发展趋势来看，通常应用的螺纹钢锚杆没有较大的杆体强度，并不适用于高强度的施工，因此，应提升锚杆的整体性能，只有这样才能从根本上促进锚杆支护强度的全面提升。其次，锚杆支护人员可以采取预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护。之所以这样说是因为围岩没有较强的稳定性，很容易受到地层压力、软岩层等方面的干扰，所以有必要使用该支护体系。该支护体系的有效运用，不但可以大大降低巷道出现变形的情况，而且还能起到支护的作用。最后，加大监测工作开展的力度，在第一时间对巷道顶板下沉和离层情况做到熟练掌握，为增强锚杆支护的稳固性提供应有的保障。

3.3  对锚杆支护人员培训工作予以高度重视

众所周知，设计与施工是有效保障锚杆支护水平的关键所在，所以一定要在指定的时间内对锚杆支护人员进行专业性的培训，只有这样才能促进他们综合能力的全面提升。一方面，应当将目光放在锚杆支护人员岗前培训的上面，这样做的目的是为了促使他们可以对相关施工技术做到了如指掌，在实际工作期间可以依据相关要求进行操作；从另一个方面来讲，应当定期开展专业知识培训工作，只有这样才能促使他们全面了解相关知识，降低出错情况发生的概率，为工程施工水平的提高打下扎实的基础。

4  结语

从上述分析可知，在煤矿快速掘进技术中，锚杆支护技术的作用是十分重要的，在实际运用过程中也显现了不俗的效果。该技术可通过对巷道围岩强度的强化实现围岩稳定性的提升，并且支护的成本低、速度快，作业的环境也能够得到改善，作业安全性得到保障，也能为煤矿开采工作带了更高的经济社会效益，是未来煤矿快速掘进技术的主要发展方向。